CC BY
106
ПОДГОТОВКА ПЕРСОНАЛА
Рубрику ведет
П.В. Косенков, проректор по учебной и научной работе НОУ ВПО МИЭЭ, кандидат технических наук, доцент, почетный энергетик РФ
Подготовка персонала к проверке знаний по эксплуатации электроустановок
ПРОДОЛЖЕНИЕ. НАЧАЛО № 6 (12) 2006, № 1(13) 2007, № 2(14) 2007, № 3(15) 2007, № 4(16) 2007
Ю.Н. Балаков,
заведующий кафедрой "Электроснабжение и диагностика электрооборудования" Московского института энергобезопасности и энергосбережения, кандидат технических наук, доцент, почетный энергетик РФ
Вопросы по нормативным документам, ответы на них и комментарии с разъяснением, обоснованием требований нормативных документов, используемые при проверке знаний персонала организаций электроэнергетики в Московском институте энергобезопасности и эне-госбережения, продолжают публиковаться в нашем журнале. В данной статье рассмотрены основные вопросы по организации эксплуатации электроустановок, даны правильные ответы со ссылками на соответствующие пункты нормативных документов; курсивом показано, чем вызвано это требование.
3. ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
1. Что должно быть обеспечено при эксплуатации гидротехнических сооружений?
При эксплуатации гидротехнических сооружений должны быть обеспечены надежность и безопасность их работы, а также бесперебойная и экономичная работа технологического оборудования электростанций при соблюдении положения по охране окружающей среды. Особое внимание должно быть уделено обеспечению надежности работы противо-фильтрационных и дренажных устройств.
Все напорные гидротехнические сооружения, находящиеся в эксплуатации более 25 лет, независимо от их состояния должны периодически подвергаться многофакторному исследованию с оценкой их прочности, устойчивости и эксплуатационной надежности с привлечением специализированных организаций. По результатам исследований должны
быть приняты меры к обеспечению технически исправного состояния гидротехнических сооружений и их безопасности (п. 3.1.1 ПТЭ).
В 1997 г. введен в действие Федеральный закон "О безопасности гидротехнических сооружений". Главная цель введения закона - обеспечение защиты жизни, здоровья и имущества граждан, а также имущества предприятий, предотвращение разрушения зданий и сооружений, размыва почвы, опасных изменений уровня подземных вод и нанесения иного вреда вследствие аварий гидротехнических сооружений. Действие Федерального закона распространяется на все гидротехнические сооружения, аварии которых могут создать чрезвычайные ситуации, сопровождающиеся угрозой жизни и здоровью людей, нарушением условий их труда и жизнедеятельности.
Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений является обязанностью собственника
НВИМЕИДИ
ИаШИМЕИиЯ
этого сооружения и эксплуатирующей организации. Основные требования к обеспечению безопасности сооружений и важнейшие обязанности собственников и эксплуатирующих организаций сформулированы в статьях 8 и 9 Федерального закона. Обязательным условием утверждения проекта гидротехнического сооружения, ввода сооружения в эксплуатацию, эксплуатации и вывода его из эксплуатации является декларирование безопасности. Понятие "декларирование" включает разработку декларации безопасности гидротехнического сооружения, представление ее в органы государственного надзора, проведение государственной экспертизы декларации безопасности и ее утверждение. Декларация безопасности является основным документом, обосновывающим безопасность гидротехнических сооружений, их соответствие критериям безопасности, проекту, действующим техническим нормам и правилам, а также определяющим характер и масштаб возможных аварийных ситуаций и меры по обеспечению безопасной эксплуатации.
Гидротехнические сооружения электростанций включают большое число разнообразных по конструкции и назначению сооружений, используемых для создания подпора и запасов воды, для подвода воды к технологическому оборудованию и отвода от него, для очистки и охлаждения воды и для других целей. Гидротехнические сооружения электростанций определяют условия работы основного оборудования. На гидроэлектростанциях они создают напор воды, необходимый для работы гидротурбин, и обеспечивают условия для регулирования бытового стока реки. На тепловых электростанциях гидротехнические сооружения обеспечивают забор и подвод охлаждающей воды к конденсаторам паровых турбин, ее последующий отвод и охлаждение. Естественно, что от состояния гидротехнических сооружений зависит экономичность работы электростанций, а при серьезных повреждениях гидротехнических сооружений электростанции могут полностью выйти из строя.
Федеральный закон "О безопасности гидротехнических сооружений" и ПТЭ требуют, чтобы гидротехнические сооружения соответствовали критериям безопасности, нормативным (проектным) показателям по устойчивости, прочности, долговечности, а также водонепроницаемости и фильтрационной прочности.
Под устойчивостью сооружения понимается его сопротивление сдвигу или опрокидыванию под воздействием внешних сил (воды, грунта, льда), в том числе в условиях проявления сейсмических сил. Следует иметь в виду, что слабым сечением может быть не только контакт подошвы сооружения с основанием, но и сечения в толще основания при наличии в последнем слоев грунта с низким коэффициентом трения или при наличии системы трещин, выделяющих участок скального основания из основного массива (рис. 2.8). При эксплуатации важно знать коэффициенты запаса для данного сооружения при различном сочетании нагрузок и контролировать эти нагрузки путем сопоставления данных натурных наблюдений с критериями
безопасности, утвержденными в органе государственного надзора.
Под прочностью сооружения понимается способность каждой его конструкции (элемента) воспринимать действующие на него нагрузки с допустимой при этом деформацией, не приводящей к повреждению конструкции. Допустимые нагрузки на конструкции должны быть известны персоналу и контролироваться им.
Требования к долговечности гидротехнических сооружений можно разделить на две группы.
Первая группа - требования к долговечности сооружения в целом, определяемой сроком его амортизации. Современный взгляд на амортизацию основных фондов заключается в стремлении сократить ее срок из-за морального старения объекта. Этот взгляд не может быть распространен на такие сооружения, как плотины, крупные каналы, здания электростанций и т.п. Официальный срок их амортизации - до 100 лет; практически этот срок может быть существенно большим. Поддержание сооружений в работоспособном состоянии требует постоянного контроля за их состоянием, своевременного устранения повреждений и проведения профилактических ремонтов.
Рис. 2.8. Схема трещинообразований в основании плотины:
1 - арочная плотина; 2 - водосброс; 3 - развитая трещина
(разлом) в основании плотины, заполненная породой-водоупором; 4 - система трещин, подрезающих основание;
5 - участок основания, выделенный трещинами
Вторая группа - требования к долговечности отдельных конструкций гидротехнических сооружений (транспортных путей, ограждений, затворов, сороудерживающих решеток, подъемных механизмов, а также трубопроводов, уравнительных резервуаров и др.), которая может быть существенно меньшей, чем долговечность сооружения в целом. Срок службы этих конструкций определяется их физическим износом, наступающим быстрее, чем у основных несущих узлов сооружения. Срок службы систем контроля и управления гидротехнических сооружений определяется их моральным износом.
Задача эксплуатационного персонала заключается в поддержании гидротехнических сооружений
в работоспособном состоянии в течение всего срока службы; при этом необходимо своевременно заменять или реконструировать отдельные конструкции и системы с учетом объективных оценок их физического и морального износа. Экологические требования к гидротехническим сооружениям неотделимы от требований к гидроузлу в целом. Технологически гидроэлектростанции являются экологически чистыми предприятиями, так как на них отсутствуют вредные загрязняющие выбросы в атмосферу и в водные источники, не потребляется атмосферный кислород. Однако начиная со строительного периода влияние гидроэлектростанции на природу становится ощутимым из-за уничтожения растительности в пределах водохранилища, затопления земель, создания крупных и малых водоемов, изменения условий обитания водной фауны и флоры, изменения условий жизни на берегах водоемов. В дальнейшем в период эксплуатации постепенно начинают проявляться такие факторы, как изменение микроклимата, гидрологического и гидрогеологического режимов, переработка берегов, изменение качества воды и др. В ряде случаев имеет место интенсификация сейсмической активности в районе создаваемого водохранилища. Имеется также вероятность растворения и размыва горных пород, появления выходов в водохранилище ранее скрытых геологических структур, содержащих вещества, влияющие на изменение микроэле-ментного состава воды. Но наибольший отрицательный эффект на экологическое состояние водохранилищ оказывает антропогенное воздействие. После создания водохранилища на его берегах начинают строиться водозаборные и сбросные сооружения промышленного, сельскохозяйственного и коммунального назначения. Сброс сточных вод в водоемы, достигающий в целом по стране полутора сотен кубокилометров в год, сопровождается поступлением нефтепродуктов, соединений металлов, фенолов, сульфатов, хлоридов и других химических вредных веществ, а также органических веществ сельскохозяйственного происхождения. В условиях неготовности или недостаточной производительности очистных сооружений происходит интенсивное загрязнение водоемов.
При эксплуатации гидроузла и гидросооружений необходимо учитывать все перечисленные условия. На водохранилищах должны быть организованы постоянные наблюдения за экологическими показателями (экологический мониторинг). Режим попусков воды из водохранилища, маневрирование затворами должны учитывать условия размывов дна и берегов. Вероятно расширение использования на электростанциях селективных водозаборов и водосбросов, позволяющих регулировать температуру воды, забираемой из водохранилища и сбрасываемой в нижний бьеф.
Важной профессиональной задачей работников электростанций являются изучение экологических условий района гидроузла, выявление факторов, отрицательно воздействующих на природу, и причин их возникновения, проведение активной разъяснительной работы среди населения, выступления в
прессе с объективной оценкой происходящих процессов и мер, принимаемых энергетиками для охраны природы. Следует иметь в виду, что во многих случаях создание гидроузлов и водоемов положительно отражается на экологии района.
Под требованием водонепроницаемости гидротехнических сооружений, их оснований и примыканий практически понимается их безопасная водопроницаемость, поскольку полная водонепроницаемость сооружений, находящихся под постоянным напором воды, не может быть обеспечена. Водопроницаемость гидротехнических сооружений не должна приводить к снижению их устойчивости и прочности, вызывать существенные деформации и разрушать материал сооружения. Организованная, предусмотренная проектом разгрузка фильтрационных вод зависит от состояния водоупорных устройств (ядер, экранов, диафрагм, завес, уплотнений) и дренажей, поэтому необходимо уделять контролю за работой этих конструкций особое внимание при эксплуатации.
Весьма важным показателем надежности гидротехнических сооружений является фильтрационная прочность самих сооружений, а также их оснований и примыканий. Под фильтрационной прочностью понимается способность естественного или уложенного в тело сооружения грунта сопротивляться воздействию фильтрационного потока (фильтрационного напора), не деформируясь, сохраняя равновесное состояние, не меняя своих основных свойств. Фильтрационная прочность грунтов связана с их физическими характеристиками, такими как гранулометрический (зерновой) состав, плотность частиц, пористость, влажность, влагоемкость, пластичность, сцепление при разрыве грунта и некоторые другие. При проектировании обычно производятся достаточно подробные расчеты фильтрационной прочности.
Нарушение фильтрационной прочности сопровождается деформациями грунта, часть которых может быть обнаружена при первом же осмотре, а часть является скрытой и становится видимой лишь на более поздних стадиях развития. Основные виды деформаций следующие.
Выпор - разрушение непригруженного грунта, сопровождающееся перемещениями некоторого его объема целиком, совместно и одновременно всеми фракциями, образующими этот объем. Выпор возможен на низовых откосах плотин, в основании сооружений, береговых примыканиях. Выпор обычно сопровождается повышенной сосредоточенной фильтрацией.
Суффозия - вынос или перемещение фильтрационным потоком мелких фракций из толщи грунта. Различается как разновидность химическая суффозия - растворение фильтрационным потоком растворимых солей, содержащихся в грунте. Суффозия может быть внутренней и внешней (с выносом частиц наружу).
Контактный выпор, вынос - разрушение грунта на контакте с более крупнозернистым материалом под воздействием фильтрационного пото-
ка, направленного под прямым углом к поверхности контакта.
Контактный размыв - то же, что и предыдущий вид, но образуемый под воздействием фильтрационного потока, направленного вдоль поверхности контакта.
Кольматация - отложение в порах грунта частиц, перемещенных фильтрационным потоком; при кольматации происходит закупорка путей фильтрации, повышается фильтрационный напор, что создает опасность более крупных деформаций. Особенно опасна кольматация в дренажах, так как при этом снижается эффект организованного сбора и отвода фильтрационных вод.
Отслаивание- отрыв фильтрационным потоком частиц и более крупных образований глинистого грунта над порами фильтра.
Несмотря на самые тщательные проектные расчеты, всегда возможны случаи нарушения фильтрационной прочности из-за неучтенной неравномерной осадки сооружения и других факторов, носящих сугубо местный и непредсказуемый характер. Поэтому тщательные наблюдения за фильтрационным режимом сооружений, их оснований и примыканий составляют важную задачу эксплуатационного персонала. Следует помнить, что нарушение фильтрационной прочности грунта при непринятии профилактических или защитных мер всегда влечет за собой образование путей сосредоточенной фильтрации, интенсивную внутреннюю и внешнюю суффозию, приводит к разрушению сооружения.
Соблюдение всех перечисленных требований к эксплуатации гидротехнических сооружений должно обеспечиваться организацией надзора за ними, включающего контроль за состоянием и работой гидротехнических сооружений, своевременное выявление изменений в их состоянии и разработку мер по предупреждению повреждений, включая своевременное выполнение ремонтных и реконструктивных работ и иных эксплуатационных мероприятий, обеспечивающих безопасное состояние и надежную работу гидротехнических сооружений.
Как показывает опыт эксплуатации гидротехнических сооружений в нашей стране и за рубежом, по истечении определенного периода (в среднем 25 лет) процессы старения на ряде сооружений могут приобретать интенсивный характер, что в свою очередь может привести сооружение к полному разрушению. Интенсивность старения сооружений зависит от следующих факторов:
- способа возведения и особенностей конструкции;
- качества выполненных строительных работ;
- воздействия нагрузок на сооружение;
- качества эксплуатации; эксплуатационного ухода, проведения профилактических ремонтных работ;
- длительности эксплуатации.
При многофакторном анализе состояния гидротехнических сооружений необходимо прежде всего обратить внимание:
- на изменение условий эксплуатации за прошедший период: нагрузки, уровни, расходы;
- соответствие сооружений современным требованиям и действующим нормативным документам;
- состояние и достаточность контрольно-измерительной аппаратуры (КИА);
- состояние дренажных и водоотводящих устройств;
- состояние тела плотины, видимые дефекты и нарушения, наличие просадок и трещин, необратимые деформации.
В отдельных случаях для оценки состояния сооружений необходимо привлекать специализированные организации для определения напряженно-деформированного состояния напорного сооружения, состояния и прочности бетона, динамических и сейсмических воздействий на сооружение.
Проведение ремонтных и восстановительных работ, а при необходимости и реконструкции должно осуществляться на основе специальных проектов [2].
2. Каким требованиям нормативной документации должны удовлетворять гидротехнические сооружения?
Гидротехнические сооружения должны удовлетворять нормативной документации по устойчивости, прочности, долговечности (п.3.1.1 ПТЭ).
См. комментарий к вопросу 1.
3. Каким требованиям должны удовлетворять сооружения и конструкции, находящиеся под напором воды, а также их основания и примыкания?
Сооружения и конструкции, находящиеся под напором воды, а также их основания и примыкания должны удовлетворять нормативным (проектным) показателям водонепроницаемости и фильтрационной прочности (п.3.1.1 ПТЭ).
См. комментарий к вопросу 1.
4. От повреждений, вызываемых какими факторами должны предохраняться гидротехнические сооружения?
Гидротехнические сооружения должны предохраняться от повреждений, вызываемых неблагоприятными физическими, химическими и биологическими процессами, воздействием нагрузок и воды. Повреждения должны быть своевременно устранены (п.3.1.1 ПТЭ).
См. комментарий к вопросу 1.
5. Что должно проводиться на участках гидросооружений, подверженных воздействию фильтрующейся воды и расположенных в зонах переменного уровня?
В бетонных гидротехнических сооружениях должна производиться проверка прочности бетона на участках, подверженных воздействию динамических нагрузок, фильтрующейся воды, минеральных масел, регулярному промораживанию и расположенных в зонах переменного уровня.
При снижении прочности конструкций сооружений по сравнению с установленной проектом они должны быть усилены (п. 3.1.2 ПТЭ).
Помимо перечисленных в пункте 3.1.1 ПТЭ основных требований бетонные гидротехнические
сооружения должны удовлетворять ряду специфических требований, определяемых особенностями бетона как строительного материала и условиями работы бетонных сооружений, главным образом, под воздействием скоростного потока воды,
Предохранение сооружений от повреждений обеспечивается правильным выбором конструкций и состава бетона, технологией производства работ по его укладке, а также выполнением мероприятий по "лечению" и защите бетона в период эксплуатации.
Наиболее опасны для бетонных гидротехнических сооружений изменения, происходящие вследствие коррозии бетона. Коррозия в бетоне происходит в результате массообменных процессов под действием вод с малой жесткостью либо содержащих агрессивные вещества. При этом составные части цементного камня либо просто растворяются и выносятся, либо химические вещества, содержащиеся в фильтрующейся через бетон воде, вступают в обменные реакции с цементным камнем и продукты таких реакций растворяются и выносятся водой или выделяются на месте в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами, а в некоторых случаях в виде кристаллообразований, вызывающих местные перенапряжения.
Обычно оба вида коррозии наблюдаются одновременно. Возникновение и характер протекания процессов коррозии бетона в гидротехнических сооружениях зависят от химического состава и температуры воды, а также от состава и плотности бетона и скоростей фильтрации в нем воды. Все эти условия могут изменяться во времени, поэтому и процесс коррозии не является постоянным. При появлении признаков коррозии необходимо организовать соответствующий контроль, а при развитии процесса принять меры к предохранению бетона путем уплотнения его инъекцией специально подбираемых растворов и обработки бетонных поверхностей с целью гидроизоляции и уплотнения. Выбор необходимых мероприятий производится с привлечением специализированных организаций.
Кавитационное воздействие потока на поверхности бетонных гидротехнических сооружений начинает проявляться при скоростях потока, как правило, свыше 15 м/с. При длительном воздействии кавитирующего потока в материале возникают усталостные напряжения, поверхность начинает разрушаться - появляется кавитационная эрозия.
Для предотвращения кавитационной эрозии поверхности бетонных гидротехнических сооружений при проектировании назначаются повышенные требования к материалу облицовок водосливов, водосбросов и водоводов, гасителей, пазовых конструкций и др.; при производстве работ обеспечиваются повышенная гладкость и обтекаемость поверхностей без выпусков и выступов. При возникновении кавитационной эрозии в процессе эксплуатации сооружения ремонт повреждений весьма трудоемок, а эффективность его обеспечить весьма сложно, особенно при больших площадях и глубинах повреждений. В качестве защитных и вос-
становительных мер рекомендуются торкретирование специально подбираемыми составами и покрытие кавитационно-стойкими материалами (полимерные покрытия). Покрытие кавитационно-стойкими материалами целесообразно применять в сочетании с другими мероприятиями, например аэрацией пристенного слоя, применением безэрозионных конструкций, подводом воды в области вакуума и т.д.
На эксплуатируемых гидротехнических сооружениях должны приниматься меры к восстановлению монолитности бетона. Оно осуществляется, как правило, путем инъектирования тела сооружения различными составами, подбираемыми в зависимости от происхождения и состояния трещин, наличия в них фильтрующей воды и других факторов. Для прекращения фильтрации возможна также заделка трещин с поверхности.
Слабым местом напорных гидротехнических сооружений являются строительные швы; причина этого - слабое сцепление бетона между блоками бетонирования и неблагоприятные условия для проработки бетона вблизи опалубки. Обычно цементация строительных швов осуществляется в ходе строительства, однако и в дальнейшем необходим контроль за их состоянием и своевременное омоноличивание.
На гидротехнических сооружениях, как правило, устанавливается оборудование и аппараты, использующие смазочные и электроизоляционные минеральные масла. Утечка масел и пропитка ими бетона приводят к нарушению сплошности бетона, что равносильно потере его несущей способности. Поэтому попадание масла на несущие железобетонные конструкции недопустимо. В случае попадания масла на массивные гидротехнические сооружения должны быть приняты меры к его немедленному удалению. Места пропитки маслом должны быть поставлены под наблюдение. Бетон, пропитанный маслом и потерявший прочность, должен быть удален и заменен новым.
При наличии фильтрации через бетон, появлении следов коррозии бетона необходимо организовать экспериментальную проверку прочности бетона в сооружении.
Исследование прочности бетона непосредственно в теле действующего сооружения в натурных условиях достаточно трудоемко и к тому же требует определенных навыков, знания приемов измерений и анализа получаемых результатов измерений.
Наиболее часто применяются механические методы испытания бетона (шариковый молоток И.А. Физделя, диск Губбера, прибор Душечкина и др.).
Получили развитие и неразрушающие методы испытания бетона:
- акустические - для определения модуля упругости, прочности на сжатие, размера трещин, дефектных зон, сцепления бетона с арматурой;
- тепловые - для выявления отслоения облицовок, параметров заоблицовочных пустот, выходов фильтрационных пятен;
- магнитометрические - для установления параметров закладных частей, толщины защитного слоя бетона, расположения арматуры в бетоне;
- радиометрические - для установления степени уплотнения бетона, его влажности и выявления зазоров и расслоений в стыках;
- вибрационные - для определения динамических характеристик, модуля упругости бетона.
Перечисленные неразрушающие методы испытания бетона позволяют получать данные о фактическом состоянии и структурных изменениях бетона сооружений, характеристиках отдельных элементов, требуют, как правило, применения специальных измерительных комплексов, методов математической статистики, хорошо дополняют данные об испытаниях выбуренных кернов, химического анализа, относительно недорогие и малотрудоемкие. Неразрушающие методы испытания массивного бетона не нашли еще широкого применения, методика их проведения нуждается в совершенствовании так же, как и аппаратурная часть измерительных комплексов. Испытания проводятся специализированными организациями. Желательно привлекать для испытаний организации, имеющие опыт их проведения и соответствующую репутацию.
Наибольшее распространение до сих пор имеет метод, основанный на определении прочности путем испытаний выбуренных из сооружения кернов. Испытания бетона на плотность и водонепроницаемость проводятся путем нагнетания воды в скважины и определения водопоглощения.
Усиление бетонных конструкций гидротехнических сооружений осуществляется по специальным проектам [2].
6. Что должно быть сделано на участках откосов грунтовых плотин и дамб при высоком уровне фильтрационных вод в низовом клине во избежание промерзания и разрушения?
На участках откосов грунтовых плотин и дамб при высоком уровне фильтрационных вод в низовом клине во избежание промерзания и разрушения должен быть устроен дренаж или утепление (п. 3.1.6 ПТЭ).
При проектировании грунтовых плотин и дамб профиль низового откоса выбирается таким образом, чтобы расчетное положение поверхности грунтовых вод (кривой депрессии) было заглублено в тело плотины на расстояние, превышающее глубину промерзания грунта для данного района. Однако в процессе эксплуатации ухудшение состояния дренажа или частичное кольматирование путей фильтрации может привести к повышению уровня грунтовых вод в низовом клине. В этом случае возникает угроза замерзания фильтрующейся воды, сужения живого сечения фильтрационного потока и последующего еще большего подъема уровня грунтовых вод (рис. 2.9).
При соответствующих условиях вода может выйти на поверхность откоса, образовав на нем наледи. Откос при этом может значительно увлажниться и потерять устойчивость. Под
Рис. 2.9. Схема повышения кривой депрессии в теле грунтовой плотины при кольматации и промерзании:
1 - тело плотины; 2 - дренажная призма; 3 - зона развития кольматации; 4 - зона промерзания низового откоса; 5 -место возможного прорыва фильтрующейся воды на низовой откос; 6 - пригрузка (утепление); I - нормальное (расчетное) положение кривой депрессии; II - положение кривой депрессии при кольматации путей фильтрации; III -положение поверхности грунтовых вод при промерзании откоса и соответствующем стеснении живого сечения фильтрационного потока; I - глубина промерзания
давлением воды на промерзшую часть грунта возможны сдвиги участков откоса, которые могут привести к аварии сооружения. В связи с этим не следует допускать промерзания низового откоса до уровня грунтовой воды. В случае выявления подъема кривой депрессии в низовом клине плотины или дамбы необходима ревизия состояния дренажной системы с последующим ее ремонтом или реконструкцией с целью в первую очередь улучшения отвода воды от дренажа. При отсутствии дренажа желательно его устройство. Если устройство дренажа почему-либо окажется невозможным или неэффективным, необходимо принять меры к утеплению откоса плотины. Для этого путем подсыпки грунта откосу следует придать такой профиль, чтобы глубина промерзания не достигала поверхности фильтрационного потока; подсыпка выполняется из нетеплопроводного грунта, после чего ее следует спланировать и укрепить.
При отсутствии фактических данных глубину промерзания грунта следует определять на основании рекомендаций, приведенных в СНиП. При этом необходимо иметь в виду, что изменение положения кривой депрессии в теле плотины приводит к изменению напряженно-деформированного состояния плотины, поэтому изменения конструкции и наращивание тела плотины за счет присыпки теплоизолирующего слоя должны быть подтверждены расчетами [2].
7. От чего должны предохраняться суглинистые ядра и экраны грунтовых плотин?
Суглинистые ядра и экраны грунтовых плотин должны предохраняться от морозного пучения и промерзания, а дренажные устройства и переходные фильтры - от промерзания.
Крупнообломочный материал упорных призм, подвергающийся сезонному замораживанию и оттаиванию, должен отвечать нормативным (проектным) показателям по морозостойкости и через каждые 1015 лет эксплуатации должен испытываться на механическую и сдвиговую прочность (п. 3.1.9 ПТЭ).
НЯ5И1ИИКИИЙ
Глинистые, суглинистые и супесчаные грунты в процессе замерзания обладают значительными пучинистыми свойствами и неоднородностью деформаций. Деформации грунтов могут привести к появлению трещин в ядре или экране, а также в теле плотины, что при оттаивании образует открытые очаги фильтрации с возможной суффозией и повреждением тела плотины. Кроме того, периодическое замораживание и оттаивание ухудшает физико-механические характеристики материала ядра или экрана, которые через определенный период могут оказаться ниже расчетных, что приводит к изменению условий эксплуатации и необходимости реконструкции водонепроницаемых устройств во избежание аварийной ситуации.
Этими же соображениям вызвано требование о необходимости периодической (1 раз в 10-15 лет) проверке характеристик крупнообломочного материала упорных призм, определяющих условия статической работы плотины и напряженно-деформированное состояние тела плотины [2].
8. Как часто на каменнонабросных плотинах северной климатической зоны должны проводиться испытания наброски на сдвиговую прочность с учетом степени заполнения ее пустот льдом?
При эксплуатации грунтовых плотин на многолетнемерзлых льдинистых основаниях должны быть организованы наблюдения за температурным режимом, а также за деформациями, связанными с переходом грунтов в талое состояние.
На каменнонабросных плотинах северной климатической зоны должен осуществляться контроль за льдообразованием в пустотах каменной наброски низовой призмы. Через каждые 10-15 лет должны проводиться испытания наброски на сдвиговую прочность с учетом степени заполнения ее пустот льдом (п. 3.1.10 ПТЭ).
Объем льда в многолетнемерзлых грунтах определяется коэффициентом льдистости, который для различных условий и районов может колебаться от нескольких процентов до 25 - 30%. Естественно, что при оттаивании превращение льда в воду приводит к ее вытеснению и осадке плотины на оттаявшем основании. Так как проектирование и расчеты ведутся для осредненных по определенному принципу характеристик, а в естественных условиях эксплуатации всегда имеются отступления от расчетных значений величин, в процессе эксплуатации необходимы наблюдения, которые позволят уточнить состояние плотины и ее основания с целью корректировки режима эксплуатации или необходимости принятия мер к повышению надежности.
Процесс льдообразования в пустотах каменной наброски низовой призмы грунтовой плотины зависит от:
- хода процесса растепления основания и тела плотины после ввода гидроузла в эксплуатацию;
- фильтрационного режима в основании;
- гидрологических условий;
- хода температур наружного воздуха в разрезе нескольких лет (циклов) в процессе эксплуатации.
При этом объем омоноличенной льдом каменной наброски может определить схему работы всей плотины на устойчивость и на напряженно-деформированное состояние тела плотины. Знание и отслеживание этого процесса с проведением уточняющих расчетов позволят определять надежность работы плотины и режимы ее эксплуатации.
Процессы попеременного замораживания и оттаивания материала каменной наброски приводят к ухудшению характеристик материала, поэтому требование о периодическом испытании этого материала правомерно и необходимо [2].
9. Что необходимо обеспечить при эксплуатации подземных зданий гидроэлектростанций?
При эксплуатации подземных зданий гидроэлектростанций необходимо обеспечивать:
- постоянную рабочую готовность насосов откачки воды, поступающей в результате фильтрации или из-за непредвиденных прорывов из водопроводяших трактов;
- исправность вентиляционных установок, аварийного освещения, запасных выходов (п. 3.1.11 ПТЭ).
Подземным вариантам расположения зданий отдается предпочтение обычно при строительстве гидроэлектростанций в горных регионах, а также в условиях сурового климата, когда подземный вариант позволяет вести строительные работы круглый год, а при эксплуатации предотвращаются ледовые затруднения, так как вода, поступающая из водохранилища, не охлаждается в пределах напорных трактов. При подземном варианте имеется возможность расположения машинного зала в любом месте на трассе деривации независимо от рельефа местности. Обычно лучшие геологические условия в глубине массива позволяют облегчить бетонные конструкции машинного зала, а также уменьшить расход металла за счет передачи части давления воды в напорных водоводах на скалу.
Подземные гидроэлектростанции лучше защищены от лавин, обвалов, камнепадов, ливневых и селевых потоков. При больших сечениях выломок, позволяющих применять мощную землеройную и транспортную технику, и при длительном зимнем сезоне подземная разработка скалы близка по стоимости к открытой.
Недостатки подземного расположения обуславливаются особенностями эксплуатации, которые заключаются в необходимости обеспечения надежных и безопасных условий для персонала и оборудования в подземных помещениях, а также защиты или своевременной эвакуации персонала в случае возникновения аварийных ситуаций.
Системы вентиляции должны обеспечивать подачу количества воздуха, рассчитанного по содержанию углекислоты, наибольшему количеству людей, занятых одновременно на работах в подземных помещениях при одновременной работе максимального количества оборудования и транспорта.
Параметры воздуха (температура, относительная влажность, скорость движения, содержание кислорода и углекислого газа) в помещениях подземной гидроэлектростанции должны соответ-
ствовать санитарно-гигиеническим требованиям к условиям труда на размещаемых в недрах производственных объектах, не связанных с добычей полезных ископаемых. Состав воздуха в помещениях гидроэлектростанции на рабочих местах должен систематически контролироваться лицом, ответственным за состояние техники безопасности.
Все отопительно-вентиляционное оборудование должно не реже одного раза в сутки осматриваться и опробоваться специально назначенным сотрудником, результаты должны заноситься в журнал.
При прекращении проветривания подземных помещений более чем на 30 мин все люди должны быть выведены на поверхность. На случай прекращения работ вентиляционных систем, пожара или опасного загрязнения воздуха в подземных помещениях весь эксплуатационный персонал должен быть обеспечен спасательными средствами.
Из каждого подземного помещения и с каждого рабочего места должны быть два независимых выхода на поверхность - главный и запасной. Весь персонал, работающий в подземных помещениях, должен быть ознакомлен с главными и запасными выходами и путями эвакуации на поверхность. Для этого ответственный за технику безопасности по гидроэлектростанции проводит каждого от рабочего места до поверхности и делает запись об этом в "Журнале регистрации ознакомления персонала гидроэлектростанции с запасными выходами".
На каждой подземной гидроэлектростанции должен быть организован точный учет всех лиц, находящихся в подземных помещениях и вышедших из них на поверхность.
Во всех подземных помещениях должно быть рабочее и аварийное освещение во влагозащищенном исполнении, состояние которого должно регулярно контролироваться. Кроме того, все лица, находящиеся в подземных помещениях, должны быть обеспечены индивидуальными средствами освещения (аккумуляторными светильниками, фонарями).
При проектировании подземных гидроэлектростанций уделяется серьезное внимание обеспечению откачки из подземных помещений воды, фильтрующейся через горный массив, протекающей через различные неплотности напорного тракта или водопроводов, а также появившейся в результате возникновения различных нештатных ситуаций (тушения пожара, прорывов водопроводящих трактов). С этой целью сооружаются насосные станции (дренажные, замасленных стоков, опорожнения), которые оборудуются основными и резервными насосами.
Во избежание неожиданных явлений при эксплуатации необходимо вести тщательное наблюдение как за суммарной фильтрацией (путем фиксации количества пусков откачивающих насосов), так и за отдельными очагами с целью своевременного принятия мер путем инъекции растворов, торкретирования и т.д.
Необходимо также вести регулярное наблюдение за состоянием открытых поверхностей скальных выработок и установленной КИА.
Для обеспечения надежной работы насосов они должны ежедневно осматриваться и опробоваться. Результаты осмотра и опробования заносятся в журнал.
Для быстрого приема большого количества воды (например, при срабатывании системы пожаротушения) предусматривается один или несколько специальных резервуаров, откуда вода затем откачивается.
Для каждого подземного объекта должен быть разработан план ликвидации аварий. В плане ликвидации аварии должны предусматриваться:
- мероприятия по спасению людей, застигнутых авариями в подземных помещениях;
- мероприятия по ликвидации аварий в начальной стадии их возникновения;
- действия инженерно-технического персонала и рабочих при возникновении аварий;
- действия военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ), добровольных вспомогательных горноспасательных команд (ДВГК).
План ликвидации аварий утверждается техническим руководителем гидроэлектростанции ежегодно и согласовывается при обслуживании гидроэлектростанции ВГСЧ с ее командиром. План ликвидации аварий должен содержать: оперативную часть; распределение обязанностей между отдельными лицами, участвующими в ликвидации аварии, и порядок их действий; список должностных лиц и учреждений, которые должны быть немедленно оповещены об аварии.
В оперативной части плана должны быть предусмотрены:
- способы оповещения об аварии всех участков гидроэлектростанции, пути выхода людей из аварийных участков и других подземных помещений гидроэлектростанции; действия лиц, ответственных за вывод людей; порядок вызова ВГСЧ и пути следования ее отделений для спасения людей;
- вентиляционные режимы, обеспечивающие безопасный вывод людей из аварийного участка и из других подземных помещений гидроэлектростанции, а также использование вентиляционных устройств для осуществления необходимого вентиляционного режима;
- использование транспорта для быстрого удаления людей и для передвижения отделений ВГСЧ (ДВГК);
- прекращение подачи электроэнергии на аварийный участок или в другие помещения гидроэлектростанции;
- назначение лиц, ответственных за выполнение отдельных мероприятий, и расстановка постов безопасности.
Должны быть предусмотрены мероприятия на случаи затоплений, обрушений, пожаров, указаны используемые в каждом случае средства.
Должны быть указаны пути вывода людей с каждого рабочего места для каждого случая аварии [2].
10. Чем устанавливаются минимальные и максимальные скорости воды в каналах?
Скорость воды в каналах должна поддерживаться в пределах, не допускающих размыва откосов и
дна канала, а также отложения наносов; при наличии ледовых образований должна быть обеспечена бесперебойная подача воды. Максимальные и минимальные скорости воды должны быть установлены с учетом местных условий и указаны в местной инструкции (п. 3.1.12 ПТЭ).
Режим скоростей течения в энергетических каналах обеспечивает, с одной стороны, беспрепятственный подвод воды к технологическому оборудованию в необходимом количестве, а с другой -нормальное состояние одежды каналов и сооружений, расположенных на каналах (водосбросов, шугосбросов, запаней, водозаборов и др.), т.е. минимальные затраты на их эксплуатационное содержание и ремонт.
Как правило, гидравлический расчет каналов при проектировании производится на максимальный пропускаемый по каналу расход воды, при этом скорость воды в канале (уклон дна) устанавливается исходя из условий трассы и требований экономичности защитных конструкций одежды откосов. Однако в процессе эксплуатации в зависимости от режимов работы энергетического оборудования изменяются и режимы канала: на деривационных гидроэлектростанциях отключение части работающих гидроагрегатов приводит к снижению расхода воды в канале; на тепловых электростанциях каналы системы тех водоснабжения разгружаются в зимний период, когда температура охлаждающей воды понижается; расширение ГРЭС иногда сопровождается увеличением расхода воды по каналу. Поэтому регулирование гидравлических режимов каналов является одной из задач их эксплуатации.
При снижении расхода воды в канале естественно желание повысить уровень воды в нем, снизить скорость воды и уменьшить тем самым перепад уровней в канале и гидравлические потери. Однако при этом снижается также транспортирующая способность потока, а если в потоке содержатся взвешенные частицы грунта, перенесенные рекой (наносы), то они осаждаются на дне канала, что приводит к заилению русла и снижению максимальной пропускной способности. Это ухудшает работу канала при полной нагрузке. Известны случаи, когда вследствие заиления деривационного канала ограничивалась располагаемая мощность деривационных гидроэлектростанций. Поэтому в период мутной воды (паводок) снижение скоростей воды в канале нежелательно. Регулирование скорости обеспечивается изменением уровня воды в канале; если это невозможно, то необходимо забирать в канал возможно больший расход воды, а излишнюю воду сбрасывать в конце канала.
При правильном выборе типа крепления дна и откосов каналов и доброкачественном выполнении строительных работ скорости, возникающие в канале при его полной нагрузке, не должны приводить к размывам креплений. Однако на практике такие повреждения имеют место и это требует проведения реконструкции канала: усиления крепления дна и откосов, развития живого сечения и пр. Отмечались случаи, когда к действующему
энергетическому каналу подключались неэнергетические водопотребители, требовавшие увеличения пропускной способности канала. В этих случаях реконструкция канала является обязательной во избежание его разрушения.
В соответствии со СНиП скорости течения воды в каналах должны выбираться в проектах на основании технико-экономических расчетов с учетом условий производства работ. Принятые скорости не должны превышать предельно допустимых по условиям размыва русла и не должны быть менее значений, при которых возникает опасность заиления каналов и проявления других неблагоприятных процессов. Во время эксплуатации допускаемые скорости уточняются на основании натурных наблюдений и указываются в местных эксплуатационных инструкциях [2].
11. Что должно быть выполнено при эксплуатации напорных водоводов?
При эксплуатации напорных водоводов должна быть:
- обеспечена нормальная работа опор, уплотнений деформационных швов и компенсационных устройств;
- исключена повышенная вибрация оболочки;
- обеспечена защита от коррозии и абразивного износа;
- обеспечена постоянная готовность к действию автоматических защитных устройств, предусмотренных на случай разрыва водовода;
- обеспечена динамическая устойчивость при всех эксплуатационных режимах работы;
- обеспечена защита здания ГЭС от затопления в случае повреждения (разрыва) водовода;
- должно быть исключено раскрытие поверхностных трещин в бетоне сталебетонных и сталежелезобетонных водоводов более 0,3 мм
(п.3.1.14 ПТЭ).
Напорные водоводы являются одними из основных гидротехнических сооружений электростанций, от их состояния существенно зависит надежность и эффективность работы основного оборудования, к которому по ним подводится вода. Напорные водоводы выполняются стальными, железобетонными, деревянными. Наиболее распространены стальные. При эксплуатации стальных водоводов довольно часто наблюдается их вибрация: радиальная, поперечная, продольная. Вибрацию водоводов трудно предусмотреть, поскольку источниками ее могут быть гидротурбины и насосы, затворы и их уплотнения. Частота колебаний зависит от большого числа различных факторов, в том числе от размеров сечения и длины водовода, жесткости его оболочки, затопления входных и выходных отверстий и др. Вибрация водовода приводит к ухудшению не только его состояния, но и к усилению динамических воздействий на турбины, насосы, затворы, вызывая их усиленный износ. Вибрация приводит к расстройству стыков водовода с анкерными опорами и бетонными массивами, ухудшению работы компенсационных устройств, поэтому необходимы систематический контроль за вибрацией водовода и осуществление мер по ее устранению.
Вибрация контролируется путем измерения колебаний в различных сечениях водовода (при отсутствии других предпосылок измерения производятся в середине пролетов, у промежуточных и анкерных опор). При выявлении повышенной вибрации (критерий ее должен быть определен проектной организацией) необходимо принять меры к понижению ее уровня. Наиболее эффективным способом для этого является воздействие на источник колебаний. В частности, если таким источником являются колебания давления в отсасывающей трубе гидротурбины, может быть применен впуск воздуха под рабочее колесо. Источником колебаний может быть поврежденное уплотнение направляющего аппарата, тогда необходимо его восстановление. Снижения вибрации можно добиться путем увеличения жесткости водовода (наваркой ребер жесткости на оболочку, усилением сварных швов и т.п.); при этом изменяется частота собственных колебаний водовода и могут быть исключены резонансные явления. В некоторых случаях приходится ограничивать режимы работы гидротурбины, избегая тех нагрузок, при которых увеличивается вибрация водовода. Для нормальной работы водоводов большое значение имеет состояние их промежуточных и анкерных опор. При перекосе промежуточных (катковых) опор ухудшается подвижность водовода, начинают хуже работать компенсаторы, возникают дополнительные напряжения при изменении температуры воздуха. Для контроля организуются геодезические наблюдения за высотным и плановым смещением фундаментов промежуточных опор и массивов анкерных опор. При наблюдениях фиксируются: у промежуточных опор - осадка и поперечный перекос, у анкерных опор - перекос в продольном направлении, влияющий на напряженное состояние водовода. Неравномерные осадки и перекосы промежуточных опор устраняются установкой прокладок под опорные кольца. При перекосе анкерной опоры требуется разработка проекта ее выправления.
Компенсационные устройства различных типов устанавливаются на прямолинейных участках разрезных водоводов, чтобы исключить дополнительные напряжения в конструкции, возникающие вследствие температурных воздействий и осадки опор. На водоводах гидротехнических сооружений в качестве температурных применяются преимущественно сальниковые компенсаторы. Для компенсации деформаций при осадках применяются температурно-осадочные и осадочные компенсаторы с шаровыми патрубками и плавающими раструбами, иногда применяются гофрированные и тарельчатые компенсаторы, являющиеся неразъемными и поэтому не требующие ухода.
Эксплуатационное обслуживание сальниковых компенсаторов заключается в систематических осмотрах с целью выявления протечек и износа отдельных деталей, в подтягивании болтов для обеспечения равномерной натяжки во избежание заеданий подвижной части, а также в замене по мере износа уплотняющих набивок и прокладок.
При систематическом выполнении этих работ надежная работа компенсаторов будет обеспечена.
Надежное состояние деревянных трубопроводов зависит от систематического выполнения ряда работ по уходу за ними: регулирования натяжения бандажей по мере их ослабления, а также сезонного регулирования в зависимости от температуры воздуха; замены подгнившей деревянной клепки, устранения протечек путем натяжения бандажей и установки клиньев и пробок; окраски и смазки бандажей и башмаков. Длительное нахождение деревянного водовода в порожнем состоянии приводит к рассыханию клепки и появлению значительных протечек после нового заполнения, поэтому допускать этого не следует. Необходимость систематического ухода, частые текущие ремонты, отсутствие хорошего материала для восстановления при износе клепки привели к отказу от строительства новых деревянных водоводов и постепенной замене водоводов, находящихся в эксплуатации, стальными. Стальные водоводы подвергаются коррозионному износу. Задачей эксплуатационного персонала является четко налаженная система контроля и защитных мероприятий по защите от коррозии.
В практике эксплуатации отмечались случаи разрыва напорных водоводов, которые приводили к затоплению территории. Для защиты территории от затопления должны быть обеспечены: отвод в безопасное место потока воды, выходящего из места разрыва, и возможно быстрое перекрытие поврежденной нитки водовода аварийными затворами. С целью отвода потока воды используются направляющие стенки, отводящие воду мимо строений в нижний бьеф. Для включения подъемных механизмов аварийных затворов используются различные устройства защиты, реагирующие на разрыв водовода:
- максимальная защита, реагирующая на увеличение расхода (скорости) воды в начале водовода;
- дифференциальная защита, реагирующая на разность расходов (скоростей) воды в начале и конце водовода;
- минимальная защита, реагирующая на понижение гидростатического давления в конце водовода;
- защита, срабатывающая от понижения напора (уровня) воды в аэрационной трубе;
- защита, срабатывающая при появлении перед защищаемыми сооружениями аварийно высокого уровня воды.
Наибольшее распространение получили различные виды максимальной и дифференциальной защиты. Все устройства защиты требуют систематических ревизий [2].
12. Как часто должна проводиться проверка состояния аэрационных устройств напорных водоводов?
Аэрационные устройства напорных водоводов должны быть надежно утеплены и при необходимости оборудованы системой обогрева. Систематически в сроки, указанные местной инструкцией, должна
производиться проверка состояния аэрационных устройств (п. 3.1.16 ПТЭ).
Аэрационные устройства (устройства для впуска и выпуска воздуха) применяются на напорных водоводах для впуска атмосферного воздуха при их опорожнении или при возникновении разрежения в высоких точках на их трассе и для выпуска воздуха при заполнении водоводов. Наиболее опасным является возникновение в стальных и деревянных водоводах разрежения (вакуума) при опорожнении, так как это может привести к потере устойчивости (смятию) оболочки под действием наружного атмосферного давления (рис. 2.10), что наблюдалось в практике эксплуатации.
Рис. 2.10. Схема распределения гидродинамического напора воды вдоль водовода:
1 - напорная стенка водоприемника; 2 - напорный водовод;
3 - здание гидроэлектростанции; 4 - опасный участок, на котором внутри водовода может возникнуть разрежение;
5 - место установки воздушного обратного клапана, срабатывающего при аварийном опускании затвора водоприемника;
6 - место установки воздушного обратного клапана, срабатывающего при быстром наборе нагрузки ГЭС; I - линия статического напора в водоводе; II - линия пьезометрического
напора при сбросе нагрузки (для расчета оболочки водовода на прочность); III - линия пьезометрического напора при быстром наборе нагрузки гидроэлектростанции (для расчета оболочки водовода на устойчивость)
Места расположения аэрационных устройств выбираются на основании гидродинамических расчетов. Как правило, они устанавливаются в следующих местах: в начале каждой нитки водовода непосредственно за быстродействующим затвором; в местах расположения выпуклых колен, если линия понижения гидродинамического давления при наборах нагрузки и увеличении подачи проходит ниже отметки верхней точки колена; в самых высоких точках трассы водовода в случаях, если он проложен в виде арки и на этом участке возможно образование разрежения при его опорожнении или скопление сжатого воздуха при заполнении. Аэрационные устройства при низких напорах представляют собой воздушные трубы или щели, а при высоких напорах- воздушные клапаны двойного действия. Нормальное функционирование отверстия обеспечивается, если площадь его проходного сечения составляет 10- 12% площади сечения водовода, а скорость движения воздуха не превышает 60 м/с.
Поскольку аэрационные устройства играют важную роль, их эксплуатационному состоянию должно уделяться серьезное внимание. Они должны быть защищены от засорения. Нельзя допускать их обмерзания: если компоновка устройств не предохраняет их от обмерзания, то они должны утепляться или обогреваться. Надзор за состоянием аэрационных труб и щелей включает их регулярный наружный осмотр, расчистки от сора и льда. Надзор за воздушными клапанами кроме осмотра и ухода, предусмотренных заводскими инструкциями, должен включать периодические (не реже 1 раза в год) испытания клапанов для проверки закрывания и открывания под давлением и пропуска воздуха через калиброванные отверстия. Порядок и периодичность надзора устанавливаются в местных инструкциях [2].
13. Допускается или нет производство взрывных работ вблизи гидротехнических сооружений сторонними организациями?
Производство взрывных работ в районе сооружений электростанций допускается при условии обеспечения безопасности сооружений и оборудования (п. 3.1.17 ПТЭ).
Взрывные работы в районе гидротехнических сооружений электростанции могут производиться с целью устранения заторов льда в реке выше или ниже гидроузла, при пропуске льда через ледосброс-ные отверстия, а также проведении строительных работ, например при строительстве второй очереди гидроэлектростанции. При проведении взрывных работ должны строго соблюдаться Единые правила безопасности при взрывных работах (ЕПБ). Должна быть установлена граница зоны, опасной для людей. Эту зону следует оградить, оснастить предупреждающими плакатами. Производство взрывов допускается выполнять только специализированным организациям. Электростанция может выделить для наблюдения своего представителя. Запрещается производить взрывные работы при недостаточном освещении опасной зоны. При неблагоприятных погодных условиях (сильном тумане, ливне, обильном снегопаде, пурге) производство взрывных работ допускается лишь в крайне неотложных случаях, при соблюдении особых мер по обеспечению безопасности работ (усилена звуковая сигнализация, организована охрана опасной зоны и пр.).
Безопасность сооружений при производстве взрывных работ обеспечивается правильным выбором массы зарядов взрывчатых веществ, их размещением у взрываемых объектов и т.п. В ряде случаев при взрывных работах необходима защита сооружений и их отдельных конструкций, меры по защите сооружений определяются специализированной организацией [2].
14. Что должна делать паводковая комиссия?
Ежегодно до наступления весеннего половодья, а в
отдельных случаях также и летне-осеннего паводка на электростанциях должна назначаться специальная комиссия. Комиссия должна произвести осмотр и проверку подготовки к половодью (паводку) всех гидротехнических сооружений, их механического
оборудования, подъемных устройств, руководить пропуском половодья (паводка) и после его прохождения снова осмотреть сооружения (п.3.1.35 ПТЭ).
Паводковые комиссии на электростанциях создаются, как правило, под руководством технического руководителя. В задачу комиссии входит выполнение следующих обязанностей:
- осмотр всех сооружений и механического оборудования с целью выявления их состояния и готовности к пропуску высоких вод (половодья, паводка);
- разработка плана мероприятий по пропуску высоких вод и обеспечению защиты сооружений от повреждений; план включает режимные проработки на основе получаемых от органов Госкомгидромета прогнозов и подготовительные работы (завершение всех плановых ремонтов, проверку действия затворов и другого механического оборудования, разборку всех временных сооружений, дополнительное крепление сооружений, согласование с местными органами власти плана действий на случай аварии, усиление электроосвещения акваторий в зоне водосбросов и др.);
- ведение режимов пропуска воды через водосбросные сооружения, сработки и наполнения водохранилищ (по согласованию с диспетчерскими службами);
- осмотр всех сооружений после пропуска высоких вод и составление перечня работ по ремонту гидротехнических сооружений [2].
15. С какой периодичностью должен проводиться осмотр подводных частей сооружений и туннелей?
Осмотр подводных частей сооружений и туннелей должен производиться впервые после 2 лет эксплуатации, затем через 5 лет и в дальнейшем по мере необходимости (п. 3.1.36 ПТЭ).
Осмотр подводных частей гидротехнических сооружений может преследовать две цели:
- профилактический осмотр для составления общего представления о состоянии подводных частей сооружений;
- рабочий осмотр, осуществляемый с целью выявления и устранения тех или иных дефектов, мешающих текущей эксплуатации. Указанные в данном пункте сроки относятся к профилактическим осмотрам.
Профилактический осмотр подводных частей гидротехнических сооружений имеет целью своевременное выявление их повреждений под воздействием, главным образом, скоростных потоков воды. Поэтому требование пункта 3.1.36 ПТЭ распространяется на подводящие напорные водоводы гидротурбин и водяных насосов, водоотводящие тракты (отсасывающие трубы, отводящую деривацию), подводную часть водозаборных и водосбросных сооружений (бычки, пороги, пазовые конструкции, забральные стенки, гасители и т.п.); эти требования распространяются на крепление подводной части подводящих и отводящих каналов. Осмотр упомянутых сооружений может производиться в опорожненном или заполненном водой состоянии с использованием доступных электро-
станции средств (водолазный осмотр, применение телевизионной техники).
Контроль за состоянием подводных частей гидротехнических сооружений, не подверженных воздействию скоростных потоков, в частности напорных поверхностей высоких бетонных плотин, осуществляется иными, косвенными методами в первую очередь по результатам контроля за расходом и химическим составом воды, фильтрующейся сквозь бетон; поэтому необходимость в их регулярном непосредственном профилактическом осмотре отсутствует.
Регулярно профилактически следует осматривать элементы сооружений, находящиеся в зоне волнового воздействия (главным образом, крепление напорных откосов плотин, конструкции сооружений инженерной защиты).
При рабочих осмотрах решается конкретная задача о способе восстановления нормального состояния того или иного элемента сооружения: при заилении или засорении порога, перекосе и застревании затвора и т.п.
Подводные рабочие осмотры выполняют водолазы, с которыми перед погружением проводится тщательная подготовка путем ознакомления с конструкцией сооружения и постановки конкретной задачи по обнаружению и устранению дефекта.
Аналогично организуется осмотр туннелей. Профилактический осмотр осуществляется после планового опорожнения туннеля. При осмотре обращается особое внимание на состояние облицовки, лотка и свода (осмотр, простукивание), фильтрацию извне сквозь облицовку, состояние швов. В случае каких-либо непредвиденных обстоятельств (возникновении усиленных выходов фильтрации на поверхность, резком понижении уровня воды в напорном бассейне за туннелем) необходимо проведение рабочего осмотра. Такой осмотр может быть выполнен как после опорожнения туннеля, так и при частично заполненном туннеле (после прекращения подачи воды в туннель и забора воды после него). Необходимость осмотра туннеля определяется руководителем электростанции [2].
16. Обследование каких элементов гидротехнических сооружений следует производить с использованием доступных электростанции средств после пропуска паводков, близких к расчетным?
После пропуска паводков, близких к расчетным, следует производить обследование водобоя, рисбермы и примыкающего участка русла с использованием доступных электростанции средств (п. 3.1.36 ПТЭ).
См. комментарий к вопросу 15.
17. Как часто механическое оборудование гидросооружений должно осматриваться и проверяться?
Механическое оборудование гидротехнических сооружений должно периодически осматриваться и проверяться в соответствии с утвержденным графиком.
Инструментальное обследование состояния основных затворов должно проводиться по мере необходимости. Для затворов, находящихся в эксплуатации 25 лет и более, периодичность обследований не должна превышать 5 лет (п. 3.1.38 ПТЭ).
Выше (вопрос 15) говорилось о большом значении правильной организации планово-предупредительных мероприятий для постоянного содержания механического оборудования в исправности и в состоянии готовности к работе. Результаты плановых осмотров и проверок механического оборудования позволяют оценить техническое состояние деталей механизмов и конструктивных элементов оборудования, установить наличие дефектов и степень их опасности для эксплуатации, определить объемы профилактических и ремонтных работ и обосновать их сроки. При осмотрах следует обращать внимание на:
- затворах - на плотность и водонепроницаемость обшивки, сварных, болтовых и заклепочных соединений; плотность и работоспособность элементов уплотнений; отсутствие повреждений (сколов, трещин, погнутости) опорно-ходовых частей, в том числе выработки на полозьях опор скольжения, натиров на опорных и обратных рельсах в пазах колесных затворов, повреждений деталей подвески (поломки, погнутости и т.п.);
- решетках - на состояние основных сварных швов, плотность крепления стержней, отсутствие дефектов (поломок, погнутости) опорных узлов, узлов межсекционных соединений и подвески;
- запанях - на непотопляемость (плотность) плавучих элементов, отсутствие дефектов крепежных деталей, анкерных креплений, тросов, болтовых соединений;
- сетках - на отсутствие дефектов в полотнах, шарнирных соединениях, зубчатых колесах; плотность перекрытия пазов и зазоров, не защищенных сеткой; равномерность движения полотна при вращении.
При осмотрах осуществляется контрольное маневрирование. Данные осмотров с указанием необходимых мероприятий по устранению дефектов заносятся в журнал осмотра, где в дальнейшем делаются отметки о выполнении намеченных мер. При осмотре всех видов механического оборудования обращается внимание на состояние антикоррозионных защит: покрытий, элементов электрохимической защиты.
Визуальный контроль (осмотры) целесообразно дополнять инструментальными обследованиями, целью которых является, главным образом, оценка состояния металла в конструкциях, работающих под нагрузкой в течение длительного времени. Для такого контроля целесообразно привлекать специализированные организации. Инструментальный контроль включает:
- измерение прогиба под нагрузкой несущих элементов оборудования (ригелей затворов) с целью сопоставления его с допустимым по проекту;
- измерение отклонений в положении деталей опорных конструкций и зазоров ходовых элементов с целью сопоставления их с ранее зафиксированными при приемке оборудования в эксплуатацию;
- измерение размеров нагруженных деталей подъемных механизмов и ходовых устройств с целью определения степени их износа и сравнения ее с допустимой;
- дефектоскопию (цветной контроль, ультразвуковую, магнитопорошковую) с целью выявления степени износа металла и снижения его несущей способности;
- контроль вибрационного состояния затвора и сороудерживающих решеток с целью выявления вредных режимов эксплуатации.
Инструментальный контроль включает сбор и измерение протечек через уплотнения затворов, которые не должны превышать следующих значений: для металлических уплотнений - 0,8 л/с, для неподвижных резиновых уплотнений - 0,3 л/с, для резиновых уплотнений при регулировании их прижатия под напором - 0,1 л/с.
Визуальный контроль за нормально работающими затворами, решетками, запанями с проверкой в рабочем состоянии при маневрировании должен производиться не реже 2 раз в год (весной и осенью). Инструментальное обследование состояния основных затворов должно проводиться по мере необходимости. Для затворов, находящихся в эксплуатации 25 лет и более, периодичность обследований не должна превышать 5 лет. При обнаружении дефектов периодичность обследования сокращается.
График осмотров и проверок механического оборудования утверждается техническим руководителем электростанции.
Дополнительные осмотры оборудования производятся после землетрясений, суровых ледоходов, аварий на сооружениях и других экстраординарных событий; объем дополнительного осмотра устанавливает технический руководитель электростанции [2].
18. Какие требования предъявляются к основным затворам и индивидуальным подъемным механизмам?
Основные затворы должны быть оборудованы указателями высоты открытия. Индивидуальные подъемные механизмы и закладные части затворов должны иметь привязку к базисным реперам (п. 3.1.39 ПТЭ).
Указатели высоты открытия основных затворов необходимы для контроля за пропускаемым расходом воды и более точной установки затворов при ограничениях открытия. Они могут быть местными (непосредственно на затворе или на подъемном механизме) и дистанционными (выведенные на пульт управления). И те, и другие указатели должны быть протарированы и периодически проверяться.
Привязка индивидуальных подъемных механизмов и закладных частей затворов к базисным реперам необходима для контроля за абсолютным положением порога водопропускного отверстия и абсолютной отметкой положения затвора при установке его на то или иное открытие. При осадке сооружения порог водосливного отверстия и установленный на нем затвор смещаются, что приводит к изменению эксплуатационной гидравличе-
ской характеристики. Для ее корректировки необходимо знать значение осадки. Кроме того, контроль за смещением порога водосброса и закладных частей затвора и подъемного механизма позволяет выявить и устранить возникающие при неравномерной осадке перекосы затвора, неравномерность тяговой нагрузки при подъеме затвора [2].
19. Каким должно быть движение затворов при маневрировании ими?
При маневрировании затворами их движение должно происходить беспрепятственно, без рывков и вибрации, при правильном положении ходовых и отсутствии деформации опорных частей (п. 3.1.40 ПТЭ).
Неравномерный ход затворов при маневрировании, сопровождаемый рывками, вибрацией, перекосами, приводит к быстрому износу и повреждениям опорно-ходовых частей и подъемных механизмов. Плавность движения обеспечивается постоянной смазкой узлов трения в подшипниках и шарнирах, регулировкой деталей подвеса, нормальным состоянием обратных тележек, распорок, боковых (торцевых) колес или полозьев, реборд на рабочих колесах. При двух точках подвеса затвора устройства подвеса (цепи, тросы, канаты) должны быть отрегулированы так, чтобы затвор опускался на порог и отрывался от порога при подъеме одновременно обеими сторонами. При автономных двигателях на каждой стороне затвора их работа должна быть синхронизирована механическими или электрическими средствами.
Правильная посадка затвора на порог и плотное примыкание к закладным частям опорного контура опорно-ходовых устройств и уплотнений достигаются их подгонкой по закладным частям при монтаже затвора, а также после ремонтов при замене изношенных или поврежденных устройств.
Для нормального перемещения затворов и удовлетворительного состояния уплотнений и опорных частей при работе под напором должны быть ограничены прогибы металлоконструкций затворов.
Основные принципы контроля за состоянием и работой затворов были приведены в вопросе 26.
При эксплуатации затворов, главным образом основных, регулирующих расход воды через сооружения, иногда проявляется вибрация, которая может привести к повреждениям опорно-ходовых частей, повышенному износу несущих элементов затвора вследствие усталости металла, повреждению бетона и закладных частей в быках, поэтому работы в режимах с повышенной вибрацией необходимо избегать.
Вибрация затворов вызывается неблагоприятной пульсацией гидродинамического давления, возникающей в потоке, обтекающем затвор, частота и амплитуда которой изменяются в зависимости от сочетания ряда факторов: открытия затвора, уровней воды в бьефах, обтекаемости профиля нижней кромки затвора с уплотняющими элементами, состояния уплотнений, профиля порога, условий аэрации потока за затвором и пр. При определенных воздействиях пульсационной нагруз-
ки (при ее частоте, близкой к собственной частоте колебаний затвора, или при достаточно больших переменных усилиях, способных вызвать вынужденные перемещения затвора) возникает вибрация затвора.
Эксплуатационный персонал обязан знать режимы, при которых возникает вибрация затворов; она может быть обнаружена при визуальном контроле во время пропуска воды:
- по колебаниям поверхности воды (ряби) в верхнем бьефе перед затвором;
- по поведению тяг и частей самого затвора, в частности перил и мостиков на затворе;
- по колебанию поверхности воды в сосуде, поставленном на затворе;
- на слух.
Временно для устранения или уменьшения вибрации следует вывести затвор из положения, в котором он находился, и установить в другое положение; пропускаемый при этом расход, если возможно, перераспределить между другими отверстиями. Полное устранение причин вибрации, особенно у высоконапорных затворов, требует изменения конструкции затвора или отводящего тракта за затвором; для определения необходимой реконструкции должны быть проведены специальные испытания. Иногда уменьшения вибрации можно добиться подводом воздуха за затвор или в струю на пороге.
Вероятность вибрации затворов можно уменьшить, если соблюдать следующие условия:
- не допускать работы с частичными открытиями дисковых и шаровых затворов;
- избегать работы плоских затворов (в том числе сдвоенных) при одновременном обтекании сверху и снизу;
- избегать работы плоских затворов в напорных водоводах при открытиях 65-85% полного;
- избегать работы плоских затворов, имеющих горизонтальное нижнее уплотнение с упругим металлическим листом, при малых открытиях (щелях), соизмеримых с деформацией листа, так как в этом случае возникает вибрация, источником которой является деформируемое уплотнение;
- обеспечивать свободный доступ воздуха в аэрационные отверстия [2].
20. Перечислите требования, предъявляемые к конструкции и режимам работы затворов?
Должны быть обеспечены водонепроницаемость затворов, правильная посадка их на порог и плотное прилегание к опорному контуру. Затворы не должны иметь перекосов и недопустимых деформаций при работе под напором. Длительное нахождение затворов в положениях, при которых появляется повышенная вибрация затворов или конструкций гидротехнических сооружений, не допускается (п. 3.1.40 ПТЭ).
См. комментарий к вопросу 19.
Продолжение следует
НЯ5Д1ИИКИЙИ
